🥇Изследване: създаване на устойчив на блокировки прокси-сервис с помощта на теория на игрите

Преди няколко години международна група учени от университетите в Масачузетс, Пенсилвания и Мюнхен, Германия проведоха изследване на ефективността на традиционните проксита като инструмент за борба с цензурата. В резултат на това учените предложиха нов метод за заобикаляне на блокировки, основан на теорията на игрите. Подготвихме адаптиран превод на основните моменти от това проучване.

Въведение

Подходът на популярните средства за заобикаляне на блокировки, като Tor, се основава на частично и селективно разпределение на IP адресите на прокситата между клиенти от региони, подложени на блокировки. В резултат на това клиентите трябва да останат незабелязани от организации или органи, налагащи блокировки. В случая на Tor тези прокси-дистрибутори се наричат бриджове.

Ключовият проблем при подобни услуги е атаката на инсайдери. Агенти, ангажирани с блокировки, могат да използват самите проксита, за да узнаят техните адреси и да ги блокират. За да се минимизира вероятността от откритие на прокситата, инструментите за заобикаляне на блокировките използват различни механизми за присвояване на адреси.

В същото време се използва подходът на така наречената ad hoc хеуристика, която може да бъде заобиколена. За да решат този проблем, учените решиха да представят борбата между службите, занимаващи се с блокировки, и услугите за заобикаляне на блокировки като игра. Използвайки теорията на игрите, те разработиха оптимални стратегии на поведение за всяка от страните – по-специално, това позволи създаването на механизъм за разпределение на проксита.

Как работят традиционните системи за заобикаляне на блокировки

Инструменти за заобикаляне на блокировки, като Tor, Lantern и Psiphon, използват редица проксита извън региона с наложени ограничения, които се използват за пренасочване на трафика на потребителите от тези региони и неговото доставяне до блокираните ресурси.

Ако цензорите узнаят IP адреса на такъв прокси – например, след като те самите го използват – е лесно да го добавят в черен списък и да го блокират. Следователно в действителност IP адресите на такива проксита никога не се разкриват, а присвояването на потребителите на определен прокси става чрез различни механизми. Например, в Tor има система от бриджове.

Тоест основната задача е да се предостави на потребителите достъп до блокирани ресурси и да се минимизира вероятността за разкриване на адреса на проксито.

Да решиш тази задача на практика не е толкова просто – с висока точност да се различават обикновените потребители от цензорите, маскиращи се от тях, е изключително трудно. За скриване на информация се използват хедистики. Например, Tor ограничава броя на IP адресите на мостовете, достъпни за клиентите, до три в рамките на една заявка.

Това не попречи на властите в Китай да изчислят всички Tor мостове за кратко време. Внедряването на допълнителни ограничения обаче сериозно ще повлияе на удобството на системата за заобикаляне на блокировки, т.е. някои потребители няма да могат да получат достъп до проксито.

Как теорията на игрите решава този проблем

Методът, описан в работата, се основава на т. нар. „игра за прием в колеж“ (college admissions game). Освен това се предполага, че цензуриращите интернет агенти могат да комуникират помежду си в реално време и да използват сложни тактики – например, да не блокират проксито веднага или да го направят мигновено в зависимост от различни условия.

Как протича приемът в колеж

Да предположим, че имаме n студента и m колежа. Всеки студент изготвя свой списък с предпочитания сред учебните заведения, основани на определени критерии (т.е. само колежите, в които са подали документи, се класират). От друга страна, колежите също класират студентите, подали документи, въз основа на собствените си предпочитания.

Преди всичко, колежът отсява тези, които не отговарят на критериите за подбиране – те няма да бъдат приети дори при недостиг. След това, приетите студенти се отбират по алгоритъм, който отчита необходимите параметри.

Възможно е съществуването на "нестабилни приеми" – например, ако има двама студенти 1 и 2, които са приети в колежи a и b съответно, но вторият студент желае да учи в университет a. В описания експеримент се взеха под внимание само стабилните връзки между обектите.

Алгоритъм на отложено приемане

Как вече споменахме, има определен брой студенти, които колежът не приема при никакви обстоятелства. Поради тази причина, в алгоритъма на отложеното приемане се предполага, че на тези студенти не е разрешено да подават документи за този вуз. В този случай, всички студенти се опитват да кандидатстват в колежите, които най-много им харесват.

Учебното заведение с капацитет q студенти поставя в списък за изчакване q човека с най-висок рейтинг на базата на своите критерии или всички, ако броят на кандидатствалите е по-малък от броя на свободните места. Останалите са отпаднали, и тези студенти подават документи в следващия вуз от списъка си с предпочитания. Този колеж също така избира q студенти с най-висок рейтинг от кандидата, който е подал документи незабавно и тези, които не са приети в първия колеж. Също така отново определен брой хора няма да бъдат приети.

Процедурата приключва, ако всеки студент се е озовал в списък за изчакване на някой колеж или е бил отказан от всички учебни заведения, в които би могъл да кандидатства. В крайна сметка колежите окончателно приемат всички от своите списъци за изчакване.

Каква е връзката с прокси

По аналогия със студентите и колежите, учените присвояват на всеки клиент определен прокси. Получи се игра, наречена игра с присвояване на прокси. Клиентите, включително евентуални агенти-цензори, играят ролята на студенти, които искат да разберат адреса на проксито, което играе ролята на колежи – те имат предварително известна крайна пропускна способност.

В описаната модел има n потребители (клиенти) A =
{a1, a2, …, an}, които искат достъп до прокси за заобикаляне на блокадите. Така ai е идентификатор на „всичко“ клиента. Среди тези n потребители, m – това са агенти-цензори, обозначени като J = {j1, j2, …, jm}, останалите са обикновени потребители. Всички m агенти се контролират от централен орган и получават инструкции от него.

Също така се счита, че има набор от проксита P = {p1, p2, …, pl}. След всяка заявка клиентът получава от дистрибутора информация (IP адрес) за k проксита. Времето се разделя на интервали-етапи, обозначени като t (играта започва при t=0).

Всеки клиент използва функция за оценка, за да оцени прокситата. Учените използват функция , за да отбележи оценка, която потребителят ai присъди на прокси px в стадий t. По същия начин, всеки прокси използва функция за оценка на клиентите. Тоест – оценката, която прокси px присъди на клиента ai в стадий t.

Важно е да се помни, че цялата игра е виртуална, т.е. от името на проксито и клиентите играе самият "дистрибутор". За това не е нужно да знае типа на клиента, техните предпочитания относно прокситата. На всяка сцена се провежда игра, също така се използва алгоритъм за отложено вземане на решения.

Резултати

По резултатите от симулациите, методът с използване на теория на игрите показа по-висока ефективност в сравнение с известните системи за заобикаляне на блокировки.

Изследване: създаване на устойчива на блокировки прокси услуга с помощта на теория на игрите

Сравнение с VPN-сервиз rBridge

При това учените изтъкнаха няколко важни момента, които могат да повлияят на качеството на работа на такива системи:

Независимо от стратегията на действията на цензорите, системата за преодоляване на блокировки трябва постоянно да се обновява с нови проксита, иначе нейната ефективност ще намалява.
Ако цензорите разполагат със значителни ресурси, те могат да увеличат ефективността на блокировките, добавяйки разпределени географски агенти за търсене на проксита.
Скоростта на добавяне на нови проксита е критична за ефективността на системата за преодоляване на блокировки.

Полезни връзки и материали от Infatica:

Източник: habr.com